微波加热沥青路面的智能热修补工艺.pdf

基于微波加热的沥青路面智能热修补工艺涉及用于沥青路面病害热修补工艺方法，特别是基于微波加热的智能热修补工艺方法，该方法包括待修补病害温度测量及反馈工序a，待修补病害状况检测及反馈工序b，智能确定加热板加热区域、加热时间和需填充沥青混合料质量工序c，喷洒雾化乳化沥青工序d，待修补病害间歇或扫描加热与控制和需填充沥青混合料工序e，待修补病害喷洒沥青再生剂工序f，待修补病害填充热沥青混合料与拌和工序g，压实压平待修补病害的沥青混合料工序h，拍摄修补好的路面图像及反馈工序i。该工艺提高能源效率、增大柔性度和易于加热控制的热修补工艺。

1.  一种微波加热沥青路面的智能热修补工艺，其特征在于工艺步骤为：
a.待修补病害温度测量及反馈：
a1.用温度传感器测量待修补病害的温度；
a2.将测量得出的温度反馈给控制中心，作为确定加热时间的初始参数之一；
b.待修补病害状况检测及反馈：
b1.使用电荷耦合器件CCD，通过视频采集卡获取病害状况的数字信号；
b2.获取的病害状况的数字信号反馈给控制中心，通过对该图像的计算处理，获取被测病害的轮廓信息，并在触摸屏上显示，作为下一工序的初始参数；
c.智能确定加热板加热区域、加热时间和需填充沥青混合料质量：
c1.根据以上工序b所获取的病害图像，由操作人员在触摸屏上画出所需加热的区域并将之线性化后映射到沥青路面微波加热板中，由此确定加热板的加热区域和输出功率；
c2.根据加热板的输出功率、工序a所测量的待修补病害温度以及熔化沥青所需的温度确定加热时间；
c3.根据工序b所获取的病害图像，由控制中心折算出待修补病害所需填充的沥青混合料质量；
d.喷洒雾化乳化沥青：
d1.向填充沥青混合料喷洒雾化乳化沥青；
d2.向待修补病害喷洒雾化乳化沥青；
e.填充沥青混合料和待修补病害间歇或扫描加热与控制：
e1.利用车载沥青混合料加热装置对将要填充沥青混合料进行间歇加热并控制在要求温度；
e2.用沥青路面微波加热板对待修补病害路面进行间歇加热并控制，使之熔化；
e3.当病害面积大，采用扫描加热方式进行加热；
f.待修补病害喷洒沥青再生剂：对待修补病害的内部喷洒乳化沥青。
g.待修补病害填充热沥青混合料与拌和：
g1.充填温度达165℃左右的热沥青混合料；
g2.将新旧沥青混合料进行拌和；
g3.将混合料沿修补坑洞的边沿整理平齐，把未压实的新旧沥青混合料表面轻轻耙平，并略高于原路面；
h.压实压平待修补病害的沥青混合料：用车载压路机分块分次压实压平热沥青混合料，每块每次压实压平时有一定的重叠度，并与原路面有一定的重叠，使路面变得平整密实；
i.拍摄修补好的路面图像及反馈：
i1.用摄像头拍摄修补好的路面图像；
i2.将拍摄的图像反馈给控制中心。

微波加热沥青路面的智能热修补工艺
技术领域
本发明涉及用于沥青路面病害热修补工艺方法，特别是基于微波加热的智能热修补工艺方法。
背景技术
目前，对于沥青路面的日常维护性修补，一般采用传统的冷修补方法进行维护，即采用拌和好的热沥青混合料填充切割后的旧沥青路面经碾压成型。这种施工方法，劳动强度大，效率低，维护成本高，且由于存在冷热接缝问题，修补后的路面寿命不长。目前较为流行的是采用远红外加热技术对沥青路面进行现场热再生维修，但沥青路面现场热再生技术的难点在于沥青加热到一百多摄氏度时开始软化，超过一定温度后其性能将急剧下降，并出现焦化现象。由于远红外加热技术属于热传导加热方式，加热深度受到限制，在采用远红外技术对沥青路面进行现场热再生时，可能出现沥青路面表层已出现焦化而里层还没有熔融的现象，因此采用这种方法修补的路面质量等级将得不到有效保证。同时存在需要耗费大量燃气，修复成本高，产生烟雾，污染环境的问题。
为改善热修补工艺，降低成本，提高效率和保护环境，近年来开发了一些新的热补工艺和设备，如采用微波加热技术对沥青路面进行现场热再生，微波加热属于体积热加热方式，具有加热迅速、穿透深且均匀一致、控制及时的特点。在微波加热的过程中，沥青不会烧焦，聚集料会产生热量并将热传给沥青料。只要有微波产生，这种发热过程就会持续下去。
国内一些相关专利介绍利用微波对沥青路面进行养护，虽然都是采用微波能对路面进行加热，但大多是依据设备本身加热板面积大小对路面病害进行整体加热，并未解决必须根据不同沥青标号、环境温度、病害大小等来确定加热工艺，并实施加以控制。因而仍然存在能源利用率低、加热柔性度小、加热控制主要依据操作人员经验等问题。
发明内容
技术问题：本发明的目的是要解决现有利用微波加热技术对沥青路面病害进行修补存在的能源利用率低、柔性度小、加热控制不易的缺点，提供一种微波加热沥青路面的智能热修补工艺，该工艺提供依据环境温度和病害大小确定加热时间，依据病害大小确定加热板的加热区域和所需充填的沥青混合料，从而提高能源效率、增大柔性度和易于加热控制的热修补工艺。
技术方案：本发明基于微波加热的沥青路面智能热修补工艺，其特点是，包括待修补病害温度测量及反馈工序a，待修补病害状况检测及反馈工序b，智能确定加热板加热区域、加热时间和需填充沥青混合料质量工序c，喷洒雾化乳化沥青工序d，待修补病害间歇或扫描加热与控制和需填充沥青混合料工序e，待修补病害喷洒沥青再生剂工序f，待修补病害填充热沥青混合料与拌和工序g，压实压平待修补病害的沥青混合料工序h，拍摄修补好的路面图像及反馈工序i。
所述的待修补病害温度测量及反馈a包括：a1、用温度传感器测量待修补病害的温度；a2、将测量得出的温度反馈给控制中心，作为确定加热时间的初始参数之一。
所述的待修补病害状况检测及反馈工序b包括：b1、使用电荷耦合器件CCD，通过视频采集卡获取病害状况的数字信号；b2、获取的病害状况的数字信号反馈给控制中心，通过对该图像的计算处理，获取被测病害的轮廓信息，并在触摸屏上显示，作为工序c的初始参数。
所述的智能确定加热板加热区域、加热时间和需填充沥青混合料质量工序c包括：c1、根据工序b所获取的病害图像，由操作人员在触摸屏上画出所需加热的区域并将之线性化后映射到沥青路面微波加热板中，由此确定加热板的加热区域和输出功率；c2、根据加热板的输出功率、工序a所测量的待修补病害温度以及熔化沥青所需的温度确定加热时间；c3、根据工序b所获取的病害图像，由控制中心折算出待修补病害所需填充的沥青混合料质量。
所述的喷洒雾化乳化沥青工序d包括：d1、向填充沥青混合料喷洒雾化乳化沥青；d2、向待修补病害路面喷洒雾化乳化沥青。
所述的填充沥青混合料和待修补病害间歇或扫描加热与控制工序e包括：e1、利用车载沥青混合料加热装置对将要填充沥青混合料进行间歇加热并控制在要求温度；e2、用沥青路面微波加热板对待修补病害路面进行间歇加热并控制，使之熔化；e3、当病害面积大，采用扫描加热方式进行加热。
所述的待修补病害喷洒乳化沥青工序f包括：f1、对待修补病害的内部喷洒乳化沥青。
所述的待修补病害填充热沥青混合料与拌和工序g：g1、充填温度达165℃左右的热沥青混合料；g2、将新旧沥青混合料进行拌和；g3、将混合料沿修补坑洞的边沿整理平齐，把未压实的新旧沥青混合料表面轻轻耙平，并略高于原路面。
所述的压实压平待修补病害的沥青混合料工序h包括：h1、用车载压路机分块分次压实压平热沥青混合料，每块每次压实压平时有一定的重叠度，并与原路面有一定的重叠，使路面变得平整密实。
所述的拍摄修补好的路面图像工序i包括：i1、用摄像头拍摄修补好的路面图像；i2、将拍摄的图像反馈给控制中心。
上述的基于微波加热的沥青路面热修补工艺，其中，所述的喷洒雾化乳化沥青工序d，其目的是提高填充沥青混合料和待修补病害中的沥青吸收微波能的能力，提高微波加热的加热效率。
上述的基于微波加热的沥青路面热修补工艺，其中，所述的填充沥青混合料和待修补病害间歇加热与控制工序e，间歇加热的目的是使沥青混合料加热更加均匀一致，扫描加热的目的是满足间歇加热和车载功率，当加热区域是整个加热板时，采用行扫描方式启动加热板上磁控管进行加热，实现等修补病害沥青混合料受热均匀性，降低车载功率要求。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有明显的优点和效果：
1、基于微波加热地沥青路面热修补工艺，降低了成本，提高了效率和保护了环境；
2、基于对微波加热沥青混合料机理的研究，在加热沥青混合料前喷洒雾化乳化沥青，增大沥青混合料吸收微波能的能力，提高了微波加热效率；
3、对环境温度和病害状况进行智能检测，智能确定加热板加热区域和加热时间，有效地提高了能源利用率；
4、基于对微波加热沥青混合料机理的研究，采用间歇或扫描加热方法，提高了沥青混合料受热的均匀性一致性，降低车载功率要求；
5、对等修补病害所需填充的沥青混合料进行智能计算，用多少料加热多少料，随加热随用，节约了能源，提高了材料利用率；
6、病害修补前智能检测和修补后的图像拍摄，可作为监测和评估维修质量和道路使用状况的有效依据；
附图说明
图1是基于微波加热的智能热修补工艺流程示意图。
以上的图中有：待修补病害温度测量及反馈工序a，待修补病害状况检测及反馈工序b，智能确定加热板加热区域、加热时间和需填充沥青混合料质量工序c，喷洒雾化乳化沥青工序d，待修补病害间歇或扫描加热与控制和需填充沥青混合料工序e，待修补病害喷洒沥青再生剂工序f，待修补病害填充热沥青混合料与拌和工序g，压实压平待修补病害的沥青混合料工序h，拍摄修补好的路面图像及反馈工序i。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
结合附图1，基于微波加热的智能热修补工艺，包括待修补病害温度测量及反馈工序a，待修补病害状况检测及反馈工序b，确定加热板加热区域、加热时间和需填充沥青混合料质量工序c，喷洒雾化乳化沥青工序d，填充沥青混合料和待修补病害间歇或扫描加热与控制工序e，待修补病害喷洒沥青再生剂工序f，待修补病害填充热沥青混合料与拌和工序g，压实压平待修补病害的沥青混合料工序h，拍摄修补好的路面图像及反馈工序i。
待修补病害温度测量及反馈a包括：a1、用温度传感器测量待修补病害的温度；a2、将测量得出的温度反馈给控制中心，作为确定加热时间的初始参数之一。
待修补病害状况检测及反馈工序b包括：b1、使用电荷耦合器件CCD，通过视频采集卡获取病害状况的数字信号；b2、获取的病害状况的数字信号反馈给控制中心，通过对该图像的计算处理，获取被测病害的轮廓信息(用像素值表示)，并在触摸屏上显示，作为工序c的初始参数。
智能确定加热板加热区域、加热时间和需填充沥青混合料质量工序c包括：
c1、根据工序b所获取的病害图像，由操作人员在触摸屏上画出所需加热的区域并将之线性化后映射到沥青路面微波加热板中，由此确定加热板的加热区域和输出功率；c2、根据加热板的输出功率、工序a所测量的待修补病害温度以及熔化沥青所需的温度确定加热时间；c3、根据工序b所获取的病害图像，由控制中心折算出待修补病害所需填充的沥青混合料质量。
喷洒雾化乳化沥青工序d包括：d1、向填充沥青混合料喷洒雾化乳化沥青；d2、向待修补病害喷洒雾化乳化沥青。
填充沥青混合料和待修补病害间歇或扫描加热与控制工序e包括：e1、利用车载沥青混合料加热装置对将要填充沥青混合料进行间歇加热并控制在要求温度；e2、用沥青路面微波加热板对待修补病害路面进行间歇加热并控制，使之熔化；e3、当病害面积大，采用扫描加热方式进行加热。
待修补病害喷洒乳化沥青工序f包括：f1、对待修补病害的内部喷洒乳化沥青。
待修补病害填充热沥青混合料与拌和工序g：g1、充填温度达165℃左右的热沥青混合料；g2、将新旧沥青混合料进行拌和；g3、将混合料沿修补坑洞的边沿整理平齐，把未压实的新旧沥青混合料表面轻轻耙平，并略高于原路面。
压实压平待修补病害的沥青混合料工序h包括：h1、用车载压路机分块分次压实压平热沥青混合料，每块每次压实压平时有一定的重叠度，并与原路面有一定的重叠，使路面变得平整密实。
拍摄修补好的路面图像工序i包括：i1、用摄像头拍摄修补好的路面图像；i2、将拍摄的图像反馈给控制中心。
本发明的基于微波加热的智能热修补工艺是建立在下面已被实验所证实的基础上：1)微波加热是体积热传递方式，频率2450MHz的微波能有效地渗透沥青路面大约12cm的深度而不会出现沥青路面表层过热内部没有受热的情况，因此在不损伤沥青表面质量的前提下修补路面病害是可行的；2)微波加热沥青混合料能提高聚集料间的黏附力并提高其抵制水损害的能力；3)借助现代检测和控制技术能有效地对路面病害进行检测与分类以及对修补工艺进行有效可靠控制；4)对于低介电常数的沥青混合料，加热初期加入适量雾化乳化沥青(含水)能有效提高其吸收微波的能力，加热结束时水分将因材料内部压力梯度形成而逸出，也提高了其防水渗透能力；5)沥青混合料是一个慢温变介电常数材料，随温度升高，其介电常数发生稍微变化，采用扫描或间歇加热方式，能有效提高被加热沥青混合料受热均匀性和加热效率；6)沥青混合料在165℃左右的高温下具有良好的润滑作用，在现场将沥青混合料加热到165℃并及时碾压，使它们在垂直压力的作用下重新排列而变得密实。